[发明专利]一种低温储能发电系统及其运行方法

权利要求书

1.一种低温储能发电系统，可将电能转化为低温冷能存储，并在需要的时利用低温冷能发电，包括充能回路(102)、释能回路(103)和传蓄热流体回路(22)，其特征在于，

--所述充能回路(102)包括带级间冷却的压缩机组Ⅰ(101)、膨胀机组Ⅰ(1)和换热器Ⅰ(2)，且其中：所述压缩机组Ⅰ(101)和膨胀机组Ⅰ(1)同轴布置、或者通过变速箱连接，所述压缩机组Ⅰ(101)的出口侧工作气体管路接入膨胀机组Ⅰ(1)的进口管路，膨胀机组Ⅰ(1)的出口管路接入换热器Ⅰ(2)的工作气体侧进口管路，换热器Ⅰ(2)的工作气体侧出口管路与压缩机组Ⅰ(101)的入口侧工作气体管路相连接，形成相对于环境封闭的工作气体回路；

--所述释能回路(103)包括泵(16)、膨胀机组Ⅱ(13)、蒸发器(15)和换热器Ⅱ(12)，且其中所述泵(16)的出口管路与蒸发器(15)的进口管路相连接，蒸发器(15)的出口管路与膨胀机组Ⅱ(13)的入口管路相连接，膨胀机组Ⅱ(13)的出口管路接入换热器Ⅱ(12)的工作气体侧进口管路，换热器Ⅱ(12)的工作气体侧出口管路与泵(16)的入口管路相连接，形成相对于环境封闭的工作气体回路；

--所述传蓄热流体回路(22)包括存储器(11)、冷能存储器(10)、换热器Ⅰ(2)和换热器Ⅱ(12)，所述传蓄热流体回路中的换热器Ⅰ、换热器Ⅱ分别与充能回路中的换热器Ⅰ、释能回路中的换热器Ⅱ为同一部件，其中换热器Ⅰ(2)的传蓄热流体侧出口管路顺序经冷能存储器(10)、换热器Ⅱ(12)的传蓄热流体侧和存储器(11)构成传蓄热流体回路；

在充能回路(102)中产生的低温冷能通过换热器Ⅰ(2)存储在所述传蓄热流体回路(22)中的冷能存储器(10)，并且存储在所述冷能存储器(10)中的低温冷能在释能回路(103)中通过换热器Ⅱ(12)被消耗、用于产生电能。

2.根据权利要求1所述的储能发电系统，其特征在于，冷能存储器(10)和存储器(11)内部分别存储低温传蓄热流体和常温传蓄热流体；在充能回路(102)运行时，存储器(11)内的常温传蓄热流体吸收换热器Ⅰ(2)内的低温冷能后，存储在冷能存储器(10)中；在释能回路(103)运行时，冷能存储器(10)内的常温传蓄热流体经过换热器(12)Ⅱ释放低温冷能后，常温传蓄热流体存储在存储器(11)中。

3.根据权利要求1、2所述的储能发电系统，其特征在于，采用同时连接在充能回路(102)和释能循环(103)的冷能存储器(10)，用于存储充能回路(102)的低温冷能、并在释能回路(103)释放出来。

4.根据权利要求1、3所述的储能发电系统，其特征在于，所述冷能存储器(10)的冷能存储材料是显热蓄冷或固液相变蓄冷中的一种或2种以上的组合，显热蓄冷介质包括多孔材料、岩石、砖、沙砾、沙、陶瓷球、金属颗粒，固液相变蓄冷介质包括固液相变温度在低温区的氨及其水溶液、盐类水溶液、烷烃类、烯烃类物质及其化合物，醇类及其水溶液中的一种或几种；其换热形式是工作流体在蓄冷器中与蓄冷介质直接接触换热或非直接接触换热；所述冷能存储器(10)的外部绝热材料是玻璃纤维、聚氨酯泡沫、珠光砂、或夹层壁面内抽真空。

5.根据权利要求1所述的储能发电系统，其特征在于，所述的带级间冷却的压缩机组Ⅰ(101)由不少于2级压缩机组成，所述工作气体在经过每级压缩机(3，5，7)压缩之后，进入级间换热器(4，6，8)换热，热量被冷却流体(18，19，20)带走，然后进入压缩机的下一级或者膨胀机组Ⅰ(1)。

6.根据权利要求1所述的储能发电系统，其特征在于，所述充能回路(102)中的工作气体为不含水的空气、氮气、氧气、氦气、氩气中的一种或至少2种混合物。

7.根据权利要求1所述的储能发电系统，其特征在于，所述释能回路(103)中的工作流体为二氧化碳或有机工质，由烷烃、烯烃中的一种或至少两种混合物。所述释能回路(103)中的工作流体在吸收低温冷能后为液态，在常温及高温下为气态或超临界态。

8.根据权利要求1、2所述的储能发电系统，其特征在于，所述换热器Ⅰ、Ⅱ(2、12)为板式、板翅式、壳管式、螺旋板式、套管式换热器的一种或至少2种的组合。